8. Đúng gúp của đề tài
2.2.Sơ đồ logic chương "Mắt cỏc dụng cụ quang"
Hệ thống cỏc nhúm kiến thức trong chương rất rừ ràng và cú liờn quan chặt chẽ với nhau. Nhúm kiến thức về lăng kớnh được bổ trợ cho việc hỡnh thành nhúm kiến thức về thấu kớnh, nhúm kiến thức về thấu kớnh lại được dựng để xõy dựng nhúm kiến thức về mắt, cỏc dụng cụ quang…
Cấu trỳc của chương “Mắt. Cỏc dụng cụ quang”. Cỏc dụng cụ quang Kớnh hiển vi Cấu tạo và cỏch ngắm chừng
Nguyờn tắc cấu tạo
Số bội giỏc
Cụng dụng
Kớnh thiển văn Cấu tạo và cỏch ngắm chừng Nguyờn tắc cấu tạo
Số bội giỏc Cụng dụng Cấu tạo Cụng thức Ứng dụng Lăng kớnh
Đường đi của tia sỏng qua LK
Lăng kớnh phản xạ toàn phần Cấu tạo Cụng thức Cỏc khỏi niệm Mắt Thấu kớnh hội tụ Thấu kớnh phõn kỡ Quang tõm Cỏc tiờu điểm chớnh Tiờu diện, tiờu điểm phụ Tiờu cự Độ tụ 1 D f = Cấu tạo Cỏc tật của mắt Cỏc khỏi niệm Kớnh lỳp
Điểm cực cận, điểm cực viễn, gúc trụng vật, năng suất phõn li Thấu kớnh mỏng Viễn thị Lóo thị Cận thị Cắch khắc phục Đặc điểm Cỏch ngắm chừng Cấu tạo Số bội giỏc Cụng dụng Mắt. Cỏc dụng cụ quang Cắch khắc phục Đặc điểm Cắch khắc pphucphục Đặc điểm
2.3. Nội dung cơ bản của chương "Mắt. Cỏc dụng cụ quang" 2.3.1. Về cấu trỳc
Kiến thức trong chương “Mắt. Cỏc dụng cụ quang học” là một phần kiến thức trong phần quang học của chương trỡnh vật lớ phổ thụng. Cỏc nội dung kiến thức trong chương khụng quỏ mới mẻ với HS. Trong phần quang học ở chương trỡnh vật lớ lớp 9, HS đó được nghiờn cứu những kiến thức cơ bản về thấu kớnh; về mắt, cỏc tật của mắt và về kớnh lỳp.
Về vị trớ, chương “Mắt. Cỏc dụng cụ quang học” được bố trớ ngay sau chương “Khỳc xạ ỏnh sỏng”. Cỏc kiến thức ở chương “Khỳc xạ ỏnh sỏng” làm nền tảng cho việc nghiờn cứu cỏc nội dung của chương “Mắt. Cỏc dụng cụ quang học”. Đõy là những điều kiện thuận lợi để GV đạt được mục tiờu và hiệu quả cao khi giảng dạy nội dung kiến thức chương này.
Trong SGK Vật lớ 11 nõng cao, chương này gồm cỏc bài sau: Bài 47. Lăng kớnh.
Bài 48. Thấu kớnh mỏng.
Bài 49. Bài tập về lăng kớnh và thấu kớnh mỏng. Bài 50. Mắt.
Bài 51. Cỏc tật của mắt và cỏch khắc phục. Bài 52. Kớnh lỳp.
Bài 53. Kớnh hiển vi. Bài 54. Kớnh thiờn văn.
Bài 55. Bài tập về dụng cụ quang.
Bài 56. Thực hành xỏc định chiết suất của nước và tiờu cự của thấu kớnh phõn kỡ.
Nội dung kiến thức cơ bản của chương cú thể chia làm bốn nhúm: - Nhúm kiến thức về lăng kớnh.
- Nhúm kiến thức về mắt: bao gồm cỏc khỏi niệm về mắt; cỏc tật của mắt và cỏch khắc phục.
- Nhúm kiến thức về cỏc dụng cụ quang học: bao gồm cỏc kiến thức về kớnh lỳp; kớnh hiển vi; kớnh thiờn văn.
Do chương này là chương thứ hai nằm trong phần hai - Quang hỡnh học của chương trỡnh vật lớ 11 nõng cao nờn việc vận dụng kiến thức của cỏc chương trước vào là khụng nhiều. Cỏc kiến thức được sử dụng vào quỏ trỡnh hỡnh thành kiến thức trong chương này bao gồm: kiến thức về hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng ở chương trước và cỏc kiến thức về thấu kớnh, về mắt, về kớnh lỳp ở chương trỡnh vật lớ lớp 9.
2.3.2. Về nội dung
a. Lăng kớnh:
- Cấu tạo: Lăng kớnh là một khối trong suốt, đồng chất, giới hạn bởi hai mặt phẳng khụng song song.
- Tia sỏng qua lăng kớnh luụn bị lệch về phớa đỏy của lăng kớnh - Cỏc cụng thức của lăng kớnh: sini = nsinr
sini/ = nsinr/
r + r/ = A D = i + i/ - A.
- Khi gúc tới i của tia sỏng thay đổi thỡ gúc lệch D cũng thay đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khi tia tới và tia lú đối xứng qua mặt phõn giỏc gúc ở đỉnh thỡ gúc lệch D nhận giỏ trị cực tiểu Dm. Ta cú: i = i/ = im =
2 A Dm +
- Lăng kớnh phản xạ toàn phần thường là lăng kớnh làm bằng thủy tinh mà tiết diện thẳng là tam giỏc vuụng cõn.
Ứng dụng: + Dựng trong kớnh tiềm vọng. + Ống nhũm.
b. Thấu kớnh mỏng:
- Cấu tạo: Là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu, hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu.
F/ làtiờu điểm ảnh chớnh. F làtiờu điểm vật chớnh Tiờu cự: | f| = OF = OF/
Qui ước: f > 0 với thấu kớnh hội tụ f < 0 với thấu kớnh phõn kỡ.
- Cỏc tia đặc biệt:
+ Tia tới song song với trục chớnh, tia lú tương ứng (hoặc đường kộo dài) đi
qua tiờu điểm ảnh chớnh F’
+ Tia tới qua quang tõm O thỡ đi thẳng
+ Tia tới ( hoặc đường kộo dài ) qua tiờu điểm vật chớnh F, tia lú song song trục chớnh .
- Cỏch vẽ tia lú ứng với một tia tới bất kỡ: Tia tới bất kỡ song song với trục phụ, tia lú tương ứng (hoặc đường kộo dài) qua tiờu điểm ảnh phụ là giao điểm của trục phụ đú với tiờu điểm ảnh
- Xỏc định ảnh bằng cỏch vẽ đường đi của tia sỏng:
Xột một vật nhỏ, phẳng AB được đặt vuụng gúc với trục chớnh. Giả sử A ở trờn trục chớnh.
+ Bước1: Xỏc định ảnh B’ của B bằng cỏch vẽ đường đi của 2 tia trong cỏc tia sỏng đặc biệt. Ảnh B’ là giao điểm của cỏc tia lú.
F F O M O F/ F F/ F F F1 F/ F O F1/ O F F/ F1/ F F/ O F1/ O F/ F F1/ O F/ F O R1 F/ O F1
+ Bước 2: Từ B’ hạ đường thẳng gúc xuống trục chớnh tại A’ ⇒ thu được ảnh A’B’ của vật AB
- Độ tụ: Độ tụ là đại lượng dựng để xỏc địng khả năng làm hội tụ chựm tia nhiều hay ớt = = 0 − 1 + 2 1 1 1 1 R R n n f D Đơn vị : D: [dp] điụp; f: [m] R > 0 mặt lồi; R < 0: mặt lừm; R = ∞ mặt phẳng D > 0 : TKHT D < 0: TKPK (làm phõn kỡ chựm tia) - Cụng thức TK:
• n : Chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kớnh đối với mụi trường xung quanh thấu kớnh. • d : Khoảng cỏch từ vật đến thấu kớnh (m) • d’ : Khoảng cỏch từ ảnh đến thấu kớnh (m) Vật thật d > 0 ảnh thật d’ > 0; ảnh ảo d’ < 0 TKHT f > 0; TKPK f < 0 Số phúng đại k: F F1 F/ F O F1/ O F F/ F1/ F F/ O F1/ O F/ F F1/ O F/ F O R1 1 + =1 1 d' d f A'B' d' k = = - d AB
c. Mắt:
- Cấu tạo:
. Cấu tạo sinh học: Hỡnh 50.1 SGK
. Phương diện quang hỡnh học: cú thể coi mắt hệ thống bao gồm cỏc bộ phận cho ỏnh sỏng truyền qua mắt tương đương với 1 thấu kớnh hội tụ
+ Tiờu cự của thấu kớnh cú thể thay đổi được. + Màng lưới đúng vai trũ như 1 màn ảnh + Điểm vàng
+ Điểm mự
- Sự điều tiết: Sự thay đổi độ cong của thuỷ tinh thể (dẫn đến sự thay đổi tiờu cự của thỏu kớnh mắt) để giữ cho ảnh của vật khi quan sat hiện lờn màng lưới mắt.
- Điểm cực viễn: Là điểm xa nhất trờn trục chớnh của mắt mà vật đặt tại đú thỡ ảnh của vật sẽ nằm trờn màng lưới (vừng mạc) khi khụng điều tiết: fMAX = OV
- Điểm cực cận: Là điểm gần nhất trờn trục chớnh của mắt mà vật đặt tại đú thỡ ảnh của vật sẽ nằm trờn vừng mạc khi điều tiết cực đại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Gúc trụng vật : Gúc trụng đoạn AB ┴ trục chớnh của mắt là gúc tạo bởi 2 tia sỏng xuất phỏt từ 2 điểm A và B tới mắt:
tgα=AB
- Năng suất phõn ly của mắt: Là gúc trụng nhỏ nhất khi nhỡn đoạn AB mà mắt cũn cú thể phõn biệt được 2 điểm A, B.
- Sự lưu ảnh trờn vừng mạc: Hiện tượng xẩy ra sau khi as kớch thớch trờn vừng mạc tắt,ảnh hưởng của nú vẫn kộo dài khoảng 0,1s.
Ứng dụng: Dựng trong kỷ thuật điện ảnh.
d. Cỏc tật của mắt
- Cận thị:
Là mắt nhỡn xa kộm hơn mắt thường, điểm cực viễn(CV) ≤ 2m , điểm cực cận (CC) < 25cm, khi khụng điều tiết f < OV
* Cỏch khắc phục tật cận thị
+ Phẫu thuật làm thay đổi độ cong bề mặt giỏc mạc + Đeo thấu kớnh phõn kỳ sỏt mắt:
ảnh của vật ở ∞ của vật hiện lờn trong khoảng nhỡn rừ của mắt ( tại CV để mắt nhỡn rừ vật mà khụng phải điều tiết)
Chọn kớnh: fK = - OCV
=> Điểm nhỡn rừ gần nhất sẽ xa hơn điểm CC khi khụng đeo kớnh. - Viễn thị :
* Đặc điểm của mắt viễn: Là mắt nhỡn gần kộm hơn mắt thường và khụng nhỡn rừ cỏc vật ở xa, điểm cực cận (CC) > 25cm, khi khụng điều tiết f > OV, khi nhỡn vật ở ∞ mắt phải điều tiết.
* Cỏch khắc phục tật viễn thị Hiện nay cú 2 cỏch:
+ Phẫu thuật giỏc mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giỏc mạc; + Dựng thấu kớnh hội tụ cú độ tụ thớch hợp đeo trước mắt:
Chọn kớnh: Sao cho ảnh của vật qua kớnh nằm trong khoảng nhỡn rừ của mắt (cụ thể: vật ở gần cho ảnh ở CC, vật ở vụ cực cho ảnh nằm ở CV của mắt.)
=> mắt sẽ nhỡn thấy vật ở vụ cực cũng đỡ phải điều tiết hơn (mắt gần như mắt thường).
- Lóo thị :
* Đặc điểm của mắt lóo
+ Là tật của người lớn tuổi (khụng cú tật về mắt), điểm cực cận (CC) > 25cm (do khả năng điều tiết giảm), nhỡn được cỏc vật ở ∞ mà khụng phải điều tiết, mắt nhỡn gần kộm hơn so với mắt thường.
* Cỏch khắc phục tật lóo thị
+ Dựng 1 thấu kớnh hội tụ cú độ tụ thớch hợp đeo trước mắt (hay gần sỏt giỏc mạc).
e. Kớnh lỳp là một thấu kớnh hội tụ (hoặc một hệ thống tương đương với một
thấu kớnh hội tụ) tiờu cự ngắn, nú cú tỏc dụng tăng gúc trụng bằng cỏch tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật trong khoảng nhỡn rừ của mắt.
- Đặt vật AB trong khoảng từ tiờu điểm đến quang tõm của kớnh lỳp. Ảnh A’B’ qua kớnh lớn hơn vật, cựng chiếu với vật. Mắt nhỡn ảnh ảo đú qua kớnh. Lựa vị trớ kớnh lỳp sao cho ảnh A’B’ nằm trong khoảng nhỡn rừ của mắt, tức là từ điểm cực cận đến điểm cực viễn của mắt (Hỡnh 2.1). Đú là sự ngắm chừng.
- Số bội giỏc của kớnh lỳp: G =
0
αα (α: gúc trụng ảnh qua dụng cụ quang, α0: gúc trụng trực tiếp vật khi đặt vật ở Cc ).
G = k. d'Đ+l (k: số phúng đại cho bởi kớnh lỳp. Đ = OCc là khoảng cực cận của mắt. d' : là khoảng cỏch từ ảnh A'B' đến kớnh.) - Khi ngắm chừng ở cực cận : Gc = k. f a o b b' a' (Hỡnh 2.1) - Khi ngắm chừng ở vụ cực - ảnh A’B’ ở vụ cực: G = Đf (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
f: tiờu cự của kớnh)
f. Kớnh hiển vi: dựng để quan sỏt cỏc vật rất nhỏ, ở gần:
Kớnh hiển vi gồm hai bộ phận chớnh: Vật kớnh O1 và thị kớnh O2 đặt cỏch nhau một khoảng l = O1 O2 khụng đổi.
Vật kớnh là một thấu kớnh hội tụ cú tiờu cự rất ngắn, khoảng vài milimột, dựng để tạo ra một ảnh thật, lớn hơn vật và ngược chiều với vật. Thị kớnh là một thấu kớnh hội tụ cú tiờu cự vài centimet, được dựng như một kớnh lỳp để quan sỏt ảnh thật nờu trờn.
Sơ đồ tạo ảnh :
AB→O1 A1B1→O2 A2B2
Vật nhỏ AB đặt trước và gần tiờu điểm F1 của vật kớnh. Ảnh A1B1 của AB qua vật kớnh O1 là ảnh thật, ngược chiều với AB. Đặt mắt sau thị kớnh O2 ta sẽ trụng thấy ảnh ảo A2B2 của A1B1 dưới gúc trụng α lớn hơn rất nhiều so với α0 - gúc nhỡn vật khi khụng cú kớnh.
Điều chỉnh khoảng cỏch vật AB đến vật kớnh sao cho ảnh A2B2 trong giới hạn nhỡn rừ của mắt. Khi ngắm chừng ở vụ cực (ảnh A2B2 ở vụ cực), Số bội giỏc của kớnh hiển vi: G∞ = k1 G2 = 2 1f f Đ δ
δ: Độ dài quang học của kớnh hiển vi, là khoảng cỏch từ tiờu điểm ảnh của vật kớnh đến tiờu điểm vật của thị kớnh, δ = F1'F2.
Cỏc giỏ trị k1, G2 được ghi trờn vành đỡ của vật kớnh và thị kớnh. Vớ dụ : x50, x100 cú nghĩa là k1 = 50; G2 = 100 .
Kớnh hiển vi quang học cú số bội giỏc lớn nhất vào khoảng 2000.
Ngoài hai bộ phận chớnh đú, cũn cú cỏc bộ phận khỏc như bộ phận tụ sỏng (là gương phẳng hoặc lừm), tiờu bản (trong suốt) để đặt vật cần quan sỏt, vũng đỡ cỏc vật kớnh, vớt điều chỉnh ...
Từ năm 1930, người ta đó chế tạo ra kớnh hiển vi điện tử. Trong dụng cụ này, người ta dựng cỏc chựm tia điện tử để “chiếu sỏng” vật quan sỏt. Số bội giỏc của kớnh hiển vi điện tử cú thể tới 1 triệu.
Dựng kớnh hiển vi điện tử tức là thay ỏnh sỏng khả kiến bằng chựm electron cú bước súng ngắn sẽ quan sỏt được cỏc vật cỡ 10- 8m.
j. Kớnh thiờn văn dựng để quan sỏt cỏc vật ở xa.
Một kớnh thiờn văn khỳc xạ đơn giản gồm 2 thấu kớnh hội tụ: Vật kớnh O1 tiờu cự dài, thị kớnh O2 tiờu cự ngắn (vai trũ như 1 kớnh lỳp). Khoảng cỏch giữa vật kớnh và thị kớnh cú thể thay đổi được bằng cỏch dịch chuyển thị kớnh.
Sự tạo ảnh qua kớnh thiờn văn. Sơ đồ tạo ảnh :
AB→O1 A1B1→O2 A2B2
Vật AB ở xa vụ cực, qua vật kớnh O1 cho ảnh A1B1 thật, ngược chiều tại tiờu diện của vật kớnh. Thị kớnh O2 cho ảnh A2B2 được phúng đại lờn nhiều lần. Dịch chuyển thị kớnh để ảnh A2B2 nằm trong giới hạn nhỡn rừ của mắt. Khi ngắm chừng ở vụ cực, tiờu điểm F2 của thị kớnh trựng với tiờu điểm F1' của vật kớnh.
Số bội giỏc của kớnh thiờn văn trong trường hợp ngắm chừng ở vụ cực:
2 1
f f G∞ =
2.4. "Vấn đề hoỏ "nội dung dạy học của chương
2.4.1. “Vấn đề hoỏ” nội dung dạy học chương “Mắt. Cỏc dụng cụ quang ”
Để chuẩn bị cho việc triển khai DH theo định hướng DHGQVĐ thỡ GV phải biến cỏc nội dung cần giảng dạy thành cỏc vấn đề nhận thức đú chớnh là vấn đề hoỏ nội dung DH.
Mỗi nội dung được vấn đề hoỏ thành một cõu hỏi. Mà cõu trả lời chớnh là nội dung kiến thức cần đạt.
Bài 47: Lăng kớnh:
- Lăng kớnh cú cấu tạo như thế nào? Về phương diện quang học, lăng kớnh cú
cỏc đặc trưng nào?
- Khi ta chiếu tia sỏng đơn sắc qua mặt bờn của lăng kớnh, thỡ đường đi của tia sỏng cú đặc điểm gỡ? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Gúc A, i , i/ , r , r/ , D của lăng kớnh liờn hệ với nhau qua cỏc cụng thức nào ? - Nếu ta tăng gúc tới i, thỡ gúc lệch D thay đổi theo như thế nào ?
- Bộ phận làm thay đổi đường đi của tia sỏng trong ống tiềm vọng, ống nhũm là gỡ ? Giải thớch vỡ sao xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần đối với lăng kớnh.
Bài 48 : Thấu kớnh mỏng.
- Thấu kớnh mỏng cú cấu tạo như thế nào? Về phương diện quang học, thấu kớnh mỏng cú cỏc đặc trưng nào?
- Tiờu điểm, tiờu diện, tiờu cự của thấu kớnh mỏng là gỡ ?
- Khi ta chiếu tia sỏng qua thấu kớnh mỏng thỡ đường đi của tia sỏng cú đặc điểm gỡ ?
- Khi ta đặt một vật vuụng gúc với trục chớnh của chớnh trước thấu kớnh thỡ ảnh của vật được xỏc định như thế nào ?
- Đại lượng đặc trưng cho khả năng hội tụ chựm ỏnh sỏng tới qua thấu kớnh